一种MF-T D MA卫星通信系统信道资源分配方法

中国电子科技集团公司第五十四研究所 黄先超

一种MF-T D MA卫星通信系统信道资源分配方法

中国电子科技集团公司第五十四研究所 黄先超

针对多频时分多址（MF-TDMA）卫星通信系统信道资源分配和使用的特点，设计了分类资源申请、中心站内信道资源系统级的一次分配和业务站内部的二次分配方法，给出了非实时业务均衡分配规则。该控制方法简单易于实现、扩展能力强、可灵活适应各种应用需求。

MF-TDMA；分类资源申请；一次分配；二次分配

0 引言

MF-TDMA（多频时分多址）卫星通信系统是一种采用频分和时分相结合的二维多址方式进行组网通信的卫星通信系统，综合业务接入能力是其显著特点之一，但综合业务的接入也引入了各业务对信道不同的服务质量要求的问题，不加区分的对各种业务进行统一的资源申请、分配和使用，无法满足实时性和带宽保证要求较高的业务的服务质量要求。而针对多用户竞争性使用信道资源的非实时类业务，如何在尽力满足各站业务需求的情况下，保证一定的公平性，避免系统资源长时间被个别站占用，也需要在资源申请分配中进行考虑。本文提出并设计了一种信道资源申请、分配控制方法，结合MF-TDMA系统帧结构的特点，给出了对不同业务的带宽需求采用不同资源分配策略的服务质量控制方法。

1 MF-TDMA系统帧结构

MF-TDMA卫星通信系统基本帧结构示意图如图1所示。

图1 MF-TDMA卫星通信系统基本帧结构示意图

MF-TDMA卫星通信系统中，卫星信道资源按时间被分为TDMA帧、时隙两级结构。其中每个TDMA帧为资源分配的周期，而时隙则是信道资源的基本申请分配单位。MF-TDMA系统数据收发是通过业务站提出业务申请，中心站根据申请分配信道资源后，在参考中下发时隙分配计划（TDMA帧计划），最后由业务站执行该帧计划，在各自分配的时隙内收发突发数据。

2 信道资源申请及分配方法

2.1 业务站业务数据分类型申请

各业务站对各自收到的业务数据可分为话音业务、同异步数据业务、0-8优先级的9级IP业务。其中话音、同异步业务为实时业务，对应的时隙分配类型为实时时隙。0-7优先级的IP业务为非实时业务，对应的时隙类型为非实时时隙。保证业务即优先级为8的IP业务为高优先级业务，对应的时隙类型为保证时隙。各业务站根据实时业务速率配置、非实时业务和高优先级业务数据缓存量对三种业务进行分类型申请计算。最后将申请的结果填入三种类型的时隙申请中，发送到主站。

2.2 中心站处的系统信道资源一次分配

中心站在收到各站申请后，汇总所有业务站的申请信息，开始执行信道资源一次分配。在每帧的时隙分配开始后，保证时隙优先进行分配，具备抢占能力，剩余时隙不够时，可抢占实时时隙资源。实时时隙在保证时隙分配完成后，采用先到先服务的分配方式进行分配，时隙不够时，分配终止。最后分配具有竞争性质的非实时时隙。

非实时时隙采用加权平均和分配序列表结合的分配方式进行资源的均衡分配。首先，中心站创建某载波上已入网站的分配序列表，该链表记录了站号、各站申请量、加权平均后申请量、以及起始站号和上轮分配首个未满足申请的站。中心站统计所有非实时业务的总申请量和该载波上的时隙剩余量，当总申请大于剩余量时，分配过程进行业务均衡分配。当剩余时隙用完，记录最后一个未分配完全的站号，作为下帧分配的起始站号，即本帧申请未得到满足的站在下一帧优先分配，资源在循环分配中达到均衡的目的。如果全部站均分配完毕，则该起始站号不变。中心站完成数据时隙分配后，将时隙分配结果以帧计划的方式在参考中下发，业务站根据接收的帧计划信息统一执行。

2.3 各业务站处的时隙二次分配

业务站在收到主站下发的帧计划后，根据业务类型，将数据缓存至对应的业务队列，在业务数据的组包发送过程中，实现时隙使用的二次分配。具体规则为保证业务使用保证时隙发送。话音、同异步业务使用实时时隙发送；0-7级IP数据使用非实时时隙发送。本站实时业务发送完毕的前提下，获得的实时时隙仍有剩余，则将剩余部分继续分配给非实时业务使用。非实时时隙在使用时，按照IP数据优先级，优先发送高优先级数据。最终，业务站按照帧计划发送业务数据，保证业务传输质量。

3 结束语

以业务类型和时隙类型相结合为基础，采用中心站一次分配，各业务站二次再分配的业务服务质量控制方法，可对卫星链路上传输的综合业务数据提供区别化的服务质量保证。同时对具有竞争性质的非实时业务，采用了公平化的均衡分配策略，实现了对系统内各站资源分配的公平性。并可根据组网需求，灵活扩展应用。

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黄先超（1983—），男，硕士研究生，现供职于中国电子科技集团公司第五十四研究所卫星通信与广播电视专业部，主要从事卫星通信技术研究。